Светодиод

Параметры приборов освещения.

Первой характеристикой светильников

являются кривые силы света. Распределение светового потока определяет его назначение. А оценивается распределение светового потока в пространстве при помощи кривой силы света. Изображается кривая сила света в виде графика I (a,b). А и в — углы распространения потока света в продольной и поперечной плоскостях. Чем крупнее овал от потока света, тем уже кривая сила света и тем выше освещённость в центре светового пятна. Это важный показатель светового прибора.

По типовым кривым силы света выделяют 7 видов ОП: концентрированная (К), глубокая (Г), косинусная (Д), полуширокая (Л), широкая (Ш), равномерная (М), синусная (С). Типовые кривые силы света (в кд) светильника рассчитаны на значение силы света при световом потоке лампы Fcв = 1000 лм. Основным признаком, определяющим тип кривой, является отношение максимальной силы света светильника

к средней арифметической для данной плоскости.

Второй светотехнической характеристикой является соотношение потоков, излучаемых в нижнюю и верхнюю полусферы. В зависимости от этого, световые приборы делятся на классы, в зависимости от того, какую долю всего потока светильника составляет световой поток нижней полусферы. Поток в пространстве может распределяться преимущественно вниз (светильники прямого света

), преимущественно вверх (светильники отраженного света ), равномерно во все стороны (светильники рассеянного света ).

Осветительные приборы рассеянного света подходят лучше для общего освещения помещения , так как они дают равномерное распределение яркости Достаточное насыщение светом обеспечивает зрительный комфорт.

Осветительные приборы отраженного света обеспечивают комфортное и равномерное освещение, так как полностью соответствуют нормам ограничения слепящего эффекта и дискомфорт. Они насыщают светом пространство, хорошо сочетая с верхним или боковым дневным светом.

Осветительные приборы прямого света применяются для помещения с невысокими потолками. Это приборы потолочные или встроенные в потолок. Они экономичны, подсвечивают нужное место, используются для подсветки картин, предметов, скульптур.

Осветительные приборы делятся на 5 классов, в зависимости от размера светового потока, падающего на нижнюю полусферу: прямого света (доля 80% — П), преимущественно прямого (60-80%-Н), рассеянного (40-60%-Р), преимущественно отражённого (20-405-В), отражённого (менее 20%-О). Эти параметры можно найти в сопроводительных документах на ОП.

Важной светотехнической характеристикой

ОП является коэффициент полезного действия. По своему основному назначению осветительные приборы делятся на группы. Для освещения помещений производственного назначения, административных, офисных и других помещений общественного назначения, сельскохозяйственных помещений, спортивных сооружений; для функционального и декоративного наружного освещения; для внутреннего освещения средств транспорта и для архитектурно-художественного освещения зданий, сооружений, памятников, фонтанов и т.д., а так же для аварийного освещения.

Классификация эта условна, так как одинаковый светильник может использоваться в разных ситуациях.

Оп отличаются по конструктивному применению и способу установки. Согласно ГОСТ17677 имеются встраиваемые (В) , потолочные (П) , подвесные (С) , настенные (Б) , напольные (Н), венчающие (Т), консольные (К), переносные (Р). Конструктивная особенность светильника задаёт ему положение в пространстве для получения наилучшего эффекта.

Светильники любого назначения

— это искусственное освещение. Сегодня огромная роль отводится искусственному освещению. С этим освещением человек проводит большую часть своей жизни. Осветительными приборами человек пользуется и в дневное время. Сегодня искусственный свет перестал быть просто освещением. Он стал еще и светодизайном в общем интерьере. По ночам города сверкают от различных типов осветительных приборов

Поэтому очень важно знать особенности ихарактеристики приборов освещения , чтобы не навредить здоровью человека и разумно экономить электрическую энергию

Что такое светодиодное освещение

Система подсветки любого типа представляет собой комплекс приборов, обеспечивающих внутреннее или наружное освещение зданий, земельных участков, улиц и т.д. Освещение светодиодными светильниками выполняет те же функции, отличаясь только конструкцией ламп. При этом, существует заметная разница в способе организации и обеспечения питания осветительных приборов. Потребление электроэнергии у ЛЕД приборов многократно понижено, чем у традиционных ламп накаливания или люминесцентных конструкций. Это меняет технологии прокладки проводов, а в последнее время появились автономные лампы, питающиеся от собственного источника.

Изначально светодиодные источники света были дороги и использовались только в освещении помещений соответствующего уровня и назначения. Однако, цены быстро упали, сделав LED приборы наиболее эффективными и экономичными. Начался массовый переход с люминесцентных (энергосберегающих) ламп на полупроводниковые устройства, поскольку расходы на содержание и обслуживание подобных систем гораздо ниже, чем у любого альтернативного варианта.

Не менее широко LED освещение используется в наружных системах. Разработаны автономные фонари, снабженные блоком питания от солнечных батарей. Они накапливают заряд в светлое время суток, а при наступлении темноты отдают его светильникам. Такие приборы не нуждаются в проведении кабеля, могут быть перемещены в любое удобное место. Они снабжаются детекторами освещенности, автоматически включающими приборы при падении освещенности до определенного уровня.

Также есть датчики движения, включающие фонарь только при появлении на обслуживаемой территории движущихся объектов достаточно большого размера.

Распространенные разновидности изделий

В отличие от других
видов ламп при изготовлении светодиодных моделей нет строгих ограничений по
форме и размеру колбы. Поэтому и существует такое огромное разнообразие их типов по этим параметрам,
среди которых наиболее популярными все же выделяются следующие три:

1. Груша. Большинство led-лампочек изготавливается именно в такой модификации, так как напоминают по внешнему виду всем привычную и еще не вышедшую из обихода стандартную лампу накала. Угол распространения светового потока варьируется от 180 до 360 градусов. Это позволяет применять их в любых люстрах, плафонах, фонарях и прочих светильниках для дома или офиса с возможностью вкручивания цоколем вперед.
2. Свеча. Благодаря компактности и рассеиванию излучения светоисточники подобного вида устанавливаются в небольшие светильники, ночники, торшеры, настольные лампы. Небольшие размеры не позволяют оснащать их мощными лед-элементами, и потому их светимость, как правило, не превышает 500-600 лм.
3. Кукуруза. Цилиндрическая колба с равномерно распределенными лэд-кристаллами по ее внутренней поверхности, позволяющая создавать широкое светорассеивание излучения до 300, – главная особенность строения этого вида светодиодных ламп. Используется преимущественно в горизонтальных и точечных светильниках с затеняющими плафонами.

Кроме того, по
назначению светодиодные лампы чаще всего распространены в трех основных видах:

1. Общего
   использования. Характеризуются широким диапазоном угла рассеивания – от 20
   до360 градусов, применяются в жилых и общественных помещениях.
2. Узконаправленного
   светового потока. Блок светильника включает от одного до нескольких диодов.
   Применяется в приборах освещения для специализированной интерьерной или внешней
   подсветки – для выделения конкретной области.
3. Линейные
   светоисточники. Светодиодные элементы помещены в лампу-трубку. Среди их главных
   характеристик – экономичность, возможность работать от сети с низким
   напряжением, пожаробезопасность, герметичность и влагозащищенность.
   Характеризуются широкой сферой применения.

Срок службы

Период эксплуатации прибора из трех кристаллов определяется временем наработки на отказ самого недолговечного элемента. В данном случае он у всех трех p-n переходов примерно одинаковый. Производители заявляют срок службы RGB-элементов на уровне 25 000-30 000 часов

Но к этой цифре надо относиться осторожно. Заявленное время жизни эквивалентно непрерывной работе в течение 3-4 лет

Вряд ли кто-то из производителей проводил ресурсные испытания (да еще в различных тепловых и электрических режимах) в течение столь долгого периода. За это время появляются новые технологии, испытания надо начинать заново – и так до бесконечности. Гораздо более информативен гарантийный срок эксплуатации. А он составляет 10 000-15 000 часов. Все, что дальше – в лучшем случае математическое моделирование, в худшем – голый маркетинг. Проблема в том, что на распространенные недорогие светодиоды сведения о гарантии производителя, как правило, отсутствуют. Но ориентироваться можно на 10 000-15 000 часов и держать в голове еще приблизительно столько же. А дальше уповать только на везение. И еще один момент – период службы очень сильно зависит от теплового режима во время эксплуатации. Поэтому один и тот же элемент в разных условиях прослужит разное время. Для продления срока жизни LED надо внимательно относиться к проблеме отведения тепла, не пренебрегать радиаторами и создавать условия для естественной циркуляции воздуха, а в некоторых случаях прибегать и к принудительной вентиляции.

Но даже уменьшенные сроки — это несколько лет эксплуатации (ведь LED не будет работать без пауз). Поэтому появление трехцветных светодиодов позволяет дизайнерам широко применять полупроводниковые приборы в их задумках, а инженерам – эти идеи реализовывать «в железе».

На какое рабочее напряжение рассчитана светодиодная лента

Стандартные полосы из SMD 3528 питаются
от источников на 12 В (60 и 120 чипов на метре) и 24 В (240 чипов на метре).
Для изделий из SMD 5050 требуется источник на 12 В (30 чипов на метре) или 24 В
– (60 и 120 чипов на метре).

При устройстве освещения желательно
сначала определить вид светодиодов и количество чипов на метре, так как на
выходе должно быть не только определенное напряжение, но и ток, соответствующий
показателям конкретной полосы.

Выбор блока питания облегчает таблица.
Например, для полосы из SMD 5050 длиной 10 м (на метре 60 чипов) требуется
14,4*10 = 144 Вт. Если умножить эту цифру на запас 20%, получится 172,8 Вт. Лучший
вариант блок на 24 В с мощностью 200 Вт.

Таблица напряжения светодиодов

Чтобы светодиод обеспечивал при работе все характеристики, заданные его конструкцией и технологией изготовления, ему нужно обеспечить расчетное электропитание. Например, подать на его анод и катод напряжение, которое будет немного больше прямого напряжения p-n перехода. Избыток напряжения следует «погасить» на последовательно включенном резисторе. Резистор называется токоограничивающим. Он служит для того, чтобы не допустить превышения тока через p-n переход.

Таблица. Прямое напряжение p-n перехода светодиода цветного свечения.

Цвет свечения	Напряжение рабочее, прямое, В
белый	3,5
красный	1,63–2,03
оранжевый	2,03–2,1
желтый	2,1–2,18
зеленый	1,9–4,0
синий	2,48–3,7
фиолетовый	2,76–4
инфракрасный	до 1,9
ультрафиолетовый	3,1–4,4

Мощные светодиоды, их характеристики

Мощные светодиоды на основе COB-матриц. У крупных моделей в углах корпуса имеются отверстия для крепления. Модели небольших размеров крепятся пайкой на печатную плату.

В дополнение к обычным характеристикам светодиодов у мощных моделей добавляются несколько дополнительных характеристик:

• номинальная мощность, Вт;
• размер чипа, мм;
• номинальный рабочий ток кристалла или матрицы;
• срок службы, связанный со стандартами L 70, L80 и др.

Маломощные светодиоды

По величине потребляемой мощности – это светодиоды от 0,05 до 0,5 Вт, рабочий ток – 20-60 мА (средней мощности – 0,5-3 Вт, ток 0,1-0,7 А, большой – более 3 Вт, ток 1 А и более).

Конструктивно к маломощным светодиодам относятся несколько групп LED-излучателей света:

• светодиоды в корпусах SMD обычные и сверхъяркие;
• диоды типа DIP в цилиндрических корпусах – для монтажа в отверстия печатных плат;
• в корпусах типа «пиранья» – для монтажа в отверстия.

Маломощные светодиоды в разных корпусах.

На картинке светодиоды сверху вниз:

1. В цилиндрических корпусах типа DIP – с гибкими проволочными выводами для пайки в отверстия платы.
2. В корпусах типа «пиранья», они же Superflux, пайка в отверстия.
3. В корпусах с планарными выводами для монтажа на контактные площадки одно- и двухсторонних печатных плат или в «колодцы» многослойных плат.

Внешний вид и размеры

Внешне вид корпусов светодиодов SMD2835 и SMD3528 почти одинаков, они имеют равные длину и ширину – 3,5 х 2,8 мм.

Основные размеры обоих видов светодиодов, вид сверху.

Однако есть внешние особенности.

Внешний вид и размеры SMD3528 и SMD2835. Справа внизу серый уголок – ключ, обозначающий катод.

SMD2835 более мощный и дает в три раза больший световой поток, отличается желтым люминофором, который почти полностью покрывает его наружную лицевую сторону. УSMD3528 люминофор имеет вид круглого пятна и занимает меньшую площадь.

Обратная сторона у корпусов тоже разная. SMDЗ528 имеет две узкие контактные полоски для пайки к контактным площадкам платы, отвода и пассивного рассеивания тепла, выделяющегося в кристалле работающего светодиода.

У SMD2835 на донышке корпуса полосок тоже две, но они шире и занимают почти всю площадь днища. Поэтому тепла для пассивного рассеивания печатными дорожками платы они отводят намного больше.

Некоторые технические характеристики приборов SMD3528 и SMD2835 приведены в таблице.

Модель светодиода	Размер, мм – длина, ширина, высота	Площадь излучения света, кв. мм	Теплоотвод	Угол рассеивания света, град.	Светоотдача, Лм/Вт
SMD 3528	3,5*2,8*1,9	4,5	практически нет	90	7-8
SMD 2835	2,8*3,5*0,8	9.18	большой	120	20-22

SMD3528 выпускаются одно- или трехкристальными. Первый залит желтым люминофором, дает белый свет разных оттенков. Второй может иметь три кристалла одного цвета или триаду RGB. При цифровом управлении цветом может дать 16 млн комбинаций. Трехкристальный имеет четыре контакта – общий и по одному на каждый кристалл.

Полярность светодиодов SMD2835 и SMD3528 определяется выводами анода, который подключается к «+» напряжения, и катода «–». Анод светодиода на электрических схемах обозначается треугольником, катод – поперечной чертой. На прозрачной крышке корпуса его маркируют «ключом», имеющим вид срезанного угла. На обоих типах приборов такими ключами обозначают выводы катодов.

Светодиодные ленты SMD 3528 — характеристики и виды

Конструктивно любая светодиодная лента (СЛ) представляет собой гибкую пластиковую основу с токопроводящими дорожками, на которые установлены светодиоды того или иного типа с токоограничивающими резисторами.

На фото хорошо видно, что лента разделена на группы по 3 светодиода и по одному токоограничивающему резистору – общему для всей группы. Каждая группа рассчитана на питание 12 В, и все они соединены параллельно, образуя длинную ленту.

При необходимости укоротить ленту до нужной длины мы просто отрезаем нужное количество групп (место разреза отмечено пикрограммками ножниц) и подключаем отрезок все к тем же 12 В, соблюдая полярность

Поскольку лента на фото изображена монохромной (неважно, какого цвета), то она имеет всего два пятачка для подачи напряжения: подали – все светодиоды загорелись

Если у нас лента 3528 RGB, то пятачков будет 4: один общий, трое остальных отвечают за группу светодиодов своего цвета. Сами же диоды расположены поочередно: красный, синий, зеленый, красный, синий и т. д. Подавая на соответствующий пятачок напряжение, мы можем заставить светиться только светодиоды конкретного цвета.

В зависимости от необходимой удельной мощности плотность расположения диодов на одном метре может различаться. Наиболее популярная плотность для серии SMD 3528 – 240, 120 или 60 светодиодов на метр.

Расположение светодиодов на лентах SMD3528 240, 120 и 60 led

Вполне очевидно, что создаваемый одним метром ленты первого типа световой поток будет вдвое выше светового потока второй и вчетверо выше третьей. Это необходимо учитывать при выборе ленты, перед покупкой прочитав сопроводительную документацию. Ориентироваться в выборе можно как на создаваемый одним метром ленты световой поток, так и на потребляемую метром мощность.

Степень защиты

И последняя, очень важная характеристика любой светодиодной ленты – степень ее защиты от окружающей среды.

Наиболее распространенная и бюджетная будет иметь класс IP20 (защита от проникновения предметов размерами больше 12 мм). То есть она практически не защищена ни от пыли, ни от влаги. Припаяли детальки, да так все и оставили. Вполне очевидно, что эту ленту можно использовать только в закрытых сухих помещениях или встраивать в корпус с нужным классом защиты. Отличить ее от защищенных вариантов несложно даже визуально.

Если мы собираемся организовывать подсветку, скажем, в гараже или в ванной, то придется выбрать влагозащищенную ленту, покрытую силиконом с IP65 (полная защита от пыли и струй воды с любого направления.) Подойдет она и для ландшафтной подсветки, так как может работать под дождем.

Ну и, наконец, если лента у нас будет работать в воде, скажем, подсвечивать бассейн, то должна быть в силиконовом рукаве или полностью влита в силикон. Степень защиты таких лент – IP67 (кратковременное погружение в воду на глубину 1 м) или IP68 (постоянное погружение) в зависимости от материалов и исполнения.

Об отличиях нашей ленты от SMD 5050 и лент других типов говорить смысла нет – они те же, что и у светодиодов конкретного типа. А этот вопрос мы уже разобрали.

На этом беседу о светодиодах SMD 3528 и светодиодной ленте, собранной на базе этих полупроводников, можно закончить. Теперь мы знаем их характеристики и всегда сможем выбрать подходящие для наших целей.

0%

Какое питание будет у конструкции?

От сети 220В.

Аккумулятор достаточно большой емкости

Батарейки

Миниатюрные аккумуляторы

Бортовая сеть автомобиля

Для каких целей ты собираешь конструкцию?

Декоративная цветная подсветка.

Локальное освещение

Общее освещение.

Дежурный свет

Декоративная белая подсветка.

Общее устройство и принцип работы SMD светодиодов

Этот вид светодиодов – плата, на поверхности которой закреплен кристалл, выращенный при помощи технологии металлоорганической эпитаксии. Самый важный этап производства – создание контактов и их покрытие пленками из металла.

Каждый диод монтируется в корпус, оснащается выводами, покрывается составом, отводящим или излучающим свет. Белые светодиоды покрываются люминофором. На кристалл устанавливается купол, фокусирующий свет. Тепло отводится через подложку, если диод мощный, устанавливается радиатор. Электрический ток превращается в свет в p-n- переходе (так же, как в любом другом диоде).

Основное преимущество СМД конструкции – максимальное приближение кристалла к подложке, отводящей тепло. На одну плату монтируется один или несколько светодиодов. Если в одном осветительном приборе их большое количество, свет достаточно мощный без установки дополнительных оптических систем. Достаточно обыкновенного стекла, потери из-за которого не превышают 8%.

Корпуса SMD отличаются по форме и размерам, они напрямую соединяются с монтажной платой при помощи контактной площадки.

Проверка светодиода с применением мультиметра

Для тестирования этих приборов подойдут те же методики, что и для обычных полупроводниковых диодов. Следует только учитывать большее падение напряжения (от 1,8 В в индикаторных до 11 В – в световых модификациях). При работе надо применять стандартные средства снятия электростатических зарядов, чтобы не повредить p-n переход.

Тестер включают в режим проверки диодов

Соблюдая полярность, касаются щупами выводов. Исправный прибор светится. Расположение анода и катода можно найти в техническом описании конкретного изделия.

Работоспособность светодиода уточнить проще, если в мультитестере есть режим проверки pnp переходов

Для более точной проверки понадобится стабилизированный источник питания.  Мультитестером замеряют ток и напряжение по стандартным схемам (последовательное и параллельное подключение). Далее выясняют соответствие полученных данных с номинальными вольтамперными характеристиками.

Расчет длины

Дина светодиодной полосы определяется
измерением участка, на который она будет установлена. При монтаже по периметру
измеряется длина и ширина помещения, цифры нужно сосчитать и умножить на 2.

При подборе полосы к блоку, который уже имеется, длина определяется не измерением, а расчетом.

Например, для блока на 12 В с мощностью 60 Вт мощность отрезка должна быть на 20% меньше, то есть 48 Вт. Размер полосы зависит от мощности одного чипа. Например, у светодиода SMD 5050, мощность чипа 0,24 Вт, к источнику можно подключить отрезок, содержащий 200 диодов (48/0,24).

Блок питания не требуется, если подключается светодиодная лампа или прожектор со встроенным драйвером.

Особенности лент SMD 5050

Светодиоды этой серии имеют размер 5х5 мм и световой поток, зависящий от цвета, который располагается в диапазоне от 2 до 8 люменов. Также их можно поделить по степени влагозащиты — IP20 и IP65, так как они имеют два разных вида покрытий, а именно — полиуретановое и силиконовое. Первые можно размещать только внутри помещения, а вторые, соответственно, подойдут уже и для улицы, так как им не страшна излишняя влажность.

Светодиоды 5050, характеристики и свойства которых помогают создать яркий свет, состоят из трех кристаллов с разными или одинаковыми диодами в одном корпусе. Разноцветные лампы получили название RGB (красный-зеленый-синий), после подключения контроллеров в них можно получить самые разные цвета.

Основными техническими характеристиками являются:

— прозрачное и жесткое полиуретановое покрытие;- качественная пайка;- число светодиодов на 1 метр составляет 60 штук; — кратность резки — 3 кристалла, которая составляет 50 мм;- ширина, длина, высота в мм 10 х 5000 х 3;- блок питания подключается к12V либо к 24V DC.

Основные выводы

Рынок предлагает широкий выбор
светодиодных источников света, в том числе лент с различными видами чипов.
Определить лучшие достаточно сложно, если ориентироваться только на технические
характеристики, указанные производителем. Качество определить визуально может
только специалист.

Рядовому потребителю желательно перед
покупкой потребовать сертификат. Существует вероятность, что продавец покажет
поддельный документ, но она небольшая. Для проверки яркости стоит купить самый
дешевый люксметр. Он пригодится всегда, если в доме или квартире совершается
переход на светодиодное освещение. Третий показатель – цена. Если она
подозрительно низкая, ленту покупать не стоит.

Важно так же знать, чем стандартная полоса отличается от элит изделия. В первой:

В первой:

• токопроводящие
  нити медные;
• размеры
  чипа меньше;
• излучение
  менее яркое;
• люминофор
  не самого высокого качества;
• основание
  и подложка тонкие;
• у
  резисторов недостаточное сопротивление;
• клеящий
  материал быстро теряет прочность соединения.

Качественные полосы предлагают
производители, которые пользуются популярностью, имеют сайт с контактными
данными. Контроль качества осуществляется на всех этапах производства,
используется современное оборудование и качественное сырье.

Лучше всего замену системы освещения
осуществлять во время ремонта, когда проще выбрать и подготовить место крепления,
рассчитать мощность блока питания. Если шум мощного источника будет мешать,
лучше разрезать полосу на несколько отрезков и подключить их через несколько
маломощных драйверов.

Предыдущая
СветодиодыОсобенности, производители и советы по выбору блока питания для светодиодного светильника
Следующая
СветодиодыОсновные причины, почему гудит светодиодная лампа

Основные выводы

Среди большого количества моделей и разновидностей светодиодов, использующихся в различных прикладных областях, конструкции мощностью 1 Вт являются наиболее распространенными и популярными.

Они имеют высокие эксплуатационные и технические показатели, демонстрируют качество и долговечность работы. Параметры, которыми обладают LED светильники, намного превосходят все альтернативные источники света.

Основной особенностью является потребность в качественном
теплоотведении, поэтому при монтаже используются специальные радиаторы.

Предыдущая
СветодиодыПодсветка для компьютера своими руками: схемы, инструкция, необходимые материалы
Следующая
СветодиодыКак подключить светодиодную ленту через USB